Kullanılan Malzeme Özellikleri

Deneysel çalışma kapsamında Normal portland çimentosu (NPC), Normal portland çimento + %10 silis dumanı ve ince taneli çimento (DMFC-800) şeklindeki 3 farklı içerikteki enjeksiyon sıvısı karışımı için bir çalışma yürütülmüştür. Bu karışımların Jet grout kolonların oluşumu, dayanımı ve geçirgenlik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılacağı şekilde bir deney programı hazırlanmıştır.

3.1.1. İnce taneli çimento (DMFC-800)

İnce taneli çimento, ultra ince parçacıklardan oluşan Portland çimento esaslı çimentolardır ve gevşek zeminler, kaya ve beton içine enjeksiyon için tasarlanmıştır. Mikro ince çimento, küçük parçacık boyutundan dolayı (D95 (elekten geçen %95 oran

için en büyük tanecik boyutu <16.0 μm ve Blaine değeri > 600 m2 / kg) enjeksiyon sıvısı olarak kullanıldığı zaman kaya veya zemin kütlesi içindeki fissür ve gözenek alanlarına nüfuz ederek ortamı su sızdırmaz hale getirme özelliğine sahiptir. İnce taneli çimento ve Normal portland çimentosunun boyut dağılımları Şekil 3.1.’de gösterilmiştir.

Şekil 3.1.’den görüldüğü gibi, ince taneli çimento normal portland çimentosundan daha ince parçacıklara ve dolayısıyla daha yüksek spesifik yüzey alanına sahiptir. Deneylerde kullanılan Mikro-ince taneli çimentonun (Şekil 3.2.) partikül büyüklüğü dağılımı, Mastersizer adı verilen partikül boyutlandırma cihazı ile belirlenmiştir. Parçacıkların boyutunu ölçmek için lazer kırınım tekniği kullanılır. Dağınık parçacık örneğinden bir lazer ışını geçtikçe saçılan ışığın yoğunluğu cihaz tarafından ölçülür. Bu veriler daha sonra saçılma paternini oluşturan parçacıkların boyutunu hesaplamak için analiz edilir. Deneysel çalışmada kullanılan mikro-ince taneli çimento (DMFC-800) yurt dışından bir firmadan elde edilmiş olup, çimentonun tane dağılımı özellikleri aynı firma tarafından belirlenerek tarafımıza verilmiştir.

Şekil 3.2. Deneysel çalışmada kullanılan ince taneli çimento

Deneysel çalışmada kullanılan ince taneli çimentonun üretici firma tarafından belirtilen bazı teknik özelliklerini şöyle sıralayabiliriz;

• İnce ve küçük parçacık boyutu • Dayanıklı olması

• Ekonomik bir çözüm sunabilmesi • Sağlık açısından tehlikesiz olması

• Uygulamada standart çimento enjeksiyon ekipmanlarının kullanılabilmesi • Sıkı derz, çatlaklar ve gözenek alanlarında daha iyi penetrasyon sağlayabilmesi • Daha fazla penetrasyon ve daha fazla su geçirmezlik özelliği kazandırması • Daha iyi çalışma ortamı sunması ve içeriğinde zararlı bileşenlerin olmaması

• Geliştirilmiş enjeksiyon verimliliği ve daha az atık oluşması

Deneysel çalışmada kullanılan ince taneli çimentonun üretici firma tarafından belirtilen uygulamada ki kullanım alanları şöyledir;

• Kaya enjeksiyonu: Kazı öncesi ve sonrası enjeksiyon için kullanılan tüneller, mağaralar, maden vb.

• Yer altı suyu sızdırmazlığı ve yerden sabitleme • Zemin enjeksiyonu

• Baraj temeli enjeksiyonu • Temas enjeksiyonu • Jet enjeksiyonu

DMFC-800 ince taneli çimentonun enjeksiyon işlemlerinde yüksek basınçlı pistonlu pompalar kullanılır. Harcın kalıcı olmasını sağlamak için karıştırıldıktan sonra enjektör 6 saat içerisinde çatlaklara püskürtülmelidir.

İnce taneli çimentonun enjeksiyon karışımlarını hazırlanırken karışım 1500rpm'de kolloidal karıştırıcı ile en az 5 dakika karıştırılmalıdır (Warner, J., 2004). Karıştırma işlemi için verimli bir mikserin kullanılması çok önemlidir. Koloidal karıştırıcılar en iyisidir, ancak yüksek hızlı kürek karıştırıcıları kabul edilebilir. Koloidal karıştırıcılar için minimum 1500 rpm. Raket karıştırıcıları için minimum devir sayısı: 400 dev / dk şeklindedir. Enjeksiyon karışımı gereğinden uzun süre karıştırılmamalıdır. Karıştırılma işlemi tavsiye edilenden daha uzun sürerse pompa ve hortumların arttırılıp ayarlanması gerekmektedir.

Mikro ince taneli çimento ile yapılan çalışmalarda herhangi bir fiziksel temastan (örneğin cilt veya göz) kaçınılmalıdır. Çünkü tahrişe veya yanıklara neden olabilir. Böyle bir temas meydana gelirse, etkilenen alan bol miktarda temiz su ile yıkanmalıdır. Göz temasında derhal tıbbi yardım istenmelidir.

DMFC-800 ince taneli çimento ve aynı firma tarafından üretilen diğer boyuttaki çimentoların bazı teknik verileri Çizelge 3.1.’de gösterilmektedir.

Çizelge 3.1. Bazı ince taneli çimentolara ait teknik veriler

Ürün Birim DMFC-

600

DMFC-800 DMFC-1200

Renk Gri Gri Gri

Koku Yok Yok Yok

Toksik madde Yok Yok Yok

Spesifik yüzey alanı m2 _{/kg ≥ 600 ≥ 800 ≥ 1200} Tanecik boyutu D50 µm < 8.96 < 4.66 < 3.26 D90 µm < 26.92 < 13.31 < 7.55 D95 µm < 32.00 < 16.00 < 10.51 Priz alma süresi min (saat) 60 120 60-120 max (saat) 120 150 120-150

Dayanım

MPa (3 gün) 25 25 25

MPa (7 gün) 45 45 45

MPa (28gün) 60 60 60

3.1.2. Normal portland çimentosu (CEM 1-42.5R) 3.1.3. Silis dumanı (SD)

Silis dumanı silikon metal veya ferrosilikon alaşım endüstrisinin yan ürünü olarak karşımıza çıkmaktadır. Elektrik ark fırınlarında kuvartzın silikona indirgenmesi sırasında oluşan, ortalama tane boyutu 0.1 μm olan malzeme, torba filtreler aracılığıyla toplanır.

Silis dumanı çimentonun suyla olan reaksiyonunun ürünü olan kalsiyum hidroksitle (Ca(OH)2 ) tepkimeye girerek C-S-H jeli oluşturur. Silis dumanı çimentonun

suyla olan reaksiyonunun ürünü olan kalsiyum hidroksitle (Ca(OH)2) tepkimeye girerek

C-S-H jeli oluşturur. C-S-H jeli betonda dayanımı sağlayan ve oluşması istenen üründür. Ca(OH)2 is dayanıma katkısı olmayan, suda çözünen ve betonun boşluklu

yapısından sorumlu fazdır.

Silis dumanının betonun içerisinde minimum miktarda olması tercih edilir. Silis dumanı, suyun çimento ile reaksiyonunun ürünü olan (Ca(OH)2 ) ile uçucu kül ve

granüle yüksek fırın cürufu gibi diğer puzolanik malzemelere göre daha hızlı tepkimeye girerek erken dayanım kazandırır.

Silis dumanının çimentonun suyla olan reaksiyonuna kimyasal etkisinin yanında fiziksel etkisi de bulunmaktadır. Silis dumanı, ince tanecik boyutuna sahip olması ve

mineral yapısı sayesinde çimentonun su ile olan reaksiyonunu hızlandırarak betonun dayanım kazanma sürecini hızlandırmış olur.

3.1.4.Kum

Bu tez çalışmasında jet-grout kolonlarını oluşturmak için kullanılan zemin doğal kum ocağından temin edilmiş olan doğal kumdur. Bu doğal kum üzerinde yapılan elek analizine göre elde edilen granülometri eğrisi Şekil 3.3.’de verilmektedir. Bu grafik verilerine göre zeminde bulunan bileşenlerin yüzdece miktarı ve granülometri kriterleri sırasıyla;

 % Çakıl= 0.5  % Kum= 99  % Kil+Silt= 0.5

 Üniformluk Katsayısı, Cu= 1.91  Derecelenme Katsayısı, Cc= 1.14

Elek analizinden elde edilen verilere göre doğal kumun zeminin sınıfı kötü derecelenmiş temiz kum (SP) olarak belirlenmiştir. Deneylerde kullanılan kum zeminin orta sıkı kum olduğu durum için araştırma yapılacaktır. Yapılan ön deneysel çalışmalar kapsamında kum zeminin Dr = %35 rölatif sıkılıkta olduğu belirlenmiştir. Bu durumda zeminin doğal boşluk oranı e=0.731, maksimum boşluk oranı emax=0.950 ve min. boşluk

oranı emin=0.419 olarak belirlenmiştir. Kum zeminin tane birim hacim ağırlığı 27.1

kN/m3 olarak elde edilmiştir.